施工期輔橋橋面徑流污染與防治初探

袁玉瑋

寧夏回族自治區(qū)交通科學(xué)研究所，寧夏銀川 750001

橋梁建設(shè)作為基礎(chǔ)建設(shè)，對于區(qū)域交通路網(wǎng)的布局和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的作用，但是橋梁的跨越勢必會對水體造成一定的影響。在一些嚴(yán)重缺水的地區(qū)，水資源缺少已成為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素，其保護(hù)工作尤為重要，因此如何在保護(hù)水體不受影響的基礎(chǔ)上，保證橋梁的順利修建也是一項重要任務(wù)。鉆孔灌注樁工藝的引入，對于保護(hù)水體起到了積極的作用。但是對于大橋或者跨越黃河、重要河流或者水庫時，橋梁的修建時間過長，因此施工過程中輔橋的修建和使用也帶來了橋面徑流。目前國內(nèi)外對于橋面徑流主要集中在運(yùn)營期徑流的規(guī)律研究和防治技術(shù)設(shè)計，而忽略了施工期輔橋橋面徑流對水體的污染，本文主要對施工期輔橋橋面徑流進(jìn)行初步研究，并提出相應(yīng)的防治污染措施。

1 施工期輔橋橋面徑流的污染物及特性

目前，國內(nèi)外對運(yùn)營期橋面徑流進(jìn)行了大量的研究，結(jié)果表明污染物包括COD、重金屬、懸浮物、N和P營養(yǎng)物、氯化物、油脂、毒性有機(jī)物、農(nóng)藥、殺蟲劑等，相較于營運(yùn)期，施工期的橋面徑流污染物具有組成成分相對簡單、來源單一、徑流水量相對較少、污染物含量較低等特點(diǎn)。

施工期輔橋橋面徑流污染物成分主要為SS、重金屬、油脂和毒性有機(jī)物四大類。其中，懸浮物是橋面徑流最主要的污染物，主要來源于車輛輪胎磨損顆粒、橋梁材料磨損顆粒、過往車輛運(yùn)輸?shù)奈锪闲孤?、大氣降塵等，其它污染物如重金屬及有毒化合物等多是粘附在顆粒物的表面。橋面徑流中的重金屬主要表現(xiàn)為溶解態(tài)和懸浮態(tài)（顆粒結(jié)合態(tài)）兩種形態(tài)，其中以鉛和鋅的含量最多。金屬鉛主要來源于汽車尾氣排放，部分來自于燃料或潤滑油的泄漏；金屬鋅則來源于輪胎的磨損。橋面徑流中所含油脂是車輛燃料和潤滑油泄漏的產(chǎn)物。毒性有機(jī)物主要為多環(huán)芳烴PAHs和汽油烴（PHC），主要來自施工車輛汽油的不完全燃燒產(chǎn)物。

影響施工期橋面徑流水量的主要因素就是降雨特性和匯水面積。降雨特性和徑流量呈正相關(guān)，在降雨量小的地區(qū)，由于輔橋匯水面積有限，從而使得施工期橋面徑流水量較少，反之，輔橋匯水面積也隨著降雨量的增加而增大，但是這些污染物通過自然沉降或雨水淋洗作用遷移至水環(huán)境中，對水體會產(chǎn)生一定的影響。

2 輔橋橋面徑流的危害

輔橋橋面徑流污染物進(jìn)入水體后，會對水體水質(zhì)造成較大的影響，導(dǎo)致水體的物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，雖然施工期橋面徑流水水量較低，但是施工期的連續(xù)作業(yè)，會使得這種影響逐漸疊加，使得受納水體的水質(zhì)造成污染。根據(jù)國外學(xué)者Ellis的研究，水體中的金屬35%～75%都來源于路面徑流，其中銅的含量所占比例最大，為78%；其次為鎘和鉛，分別占水體重金屬總含量的43%和47%。但是這些研究主要集中在運(yùn)營期路面徑流上，對于施工期輔橋的橋面徑流目前還是一片空白?；谖廴疚锾匦约坝绊懸蛩叵囝愃频木壒?，這些成果也可作為施工期輔橋橋面徑流研究的基礎(chǔ)進(jìn)行分析。

輔橋橋面徑流中含有的懸浮物、重金屬、油脂等有害物質(zhì)，隨意進(jìn)入水中，將會對河流、水庫等造成較為嚴(yán)重的影響，尤其是跨越較大水體的橋梁施工期并不短，如若遇到暴雨，這種影響還將增大，污染水體水質(zhì)，破壞水生生物的生存環(huán)境?？缭街匾畮旌忘S河等水體時，橋面徑流對水生植物生長的影響主要是由于徑流中的大量懸浮物造成的。一方面，懸浮物的增多使得水體固體濃度增大，從而影響植物、動物的結(jié)構(gòu)和生長。另一方面，大量懸浮物可導(dǎo)致水體透明度降低，底層的藻類無法很好的進(jìn)行光合作用，且沉積顆粒物中含有的有機(jī)碳化合物則會進(jìn)行光合作用，消耗溶解氧，從而使得氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有害物質(zhì)積累，水質(zhì)發(fā)生惡化，破壞水體原有使用功能。

3 橋面徑流防治措施現(xiàn)狀和存在的問題

目前，對于運(yùn)營期橋面徑流開展了多種防治措施，主要為沉淀池、氧化塘和人工濕地。沉淀池一般兼?zhèn)涑恋?、隔油和?yīng)急事故緩沖處理功能，但是其對污染物的處理主要為物理作用，因此水質(zhì)處理效果有一定限制。氧化塘目前在高速公路上應(yīng)用較廣，但實際上國內(nèi)的氧化塘多采用蒸發(fā)池，依靠自然蒸發(fā)和下滲作用處理徑流，這種方法沒有從根本上解決污染問題。人工濕地是通過植物、水體、好癢或厭氧微生物將污水中的污染物去除和凈化，具有較好的防治效果，但是人工濕地的應(yīng)用有空間、氣候等要求?？紤]到施工期便橋使用有期限，且為臨時工程，因此可借鑒于施工期橋面徑流的防治治理上，但是沉淀池作為徑流防治措施也存在一定的問題。

由于現(xiàn)有的措施缺少相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，均存在一定的設(shè)計者主觀性和實際操作的短板問題，主要是：一是沉淀池斷面尺寸設(shè)計不合理，往往橋面徑流沉淀池的設(shè)計參照其他項目的經(jīng)驗，但是設(shè)計者未完全考慮項目所在地的降雨量，進(jìn)行合理的估算，因此造成沉淀池容量不夠，一次降雨就發(fā)生溢流現(xiàn)象。二是未對沉淀池及時進(jìn)行排空，會儲存多次降雨匯集的地表徑流，而新的污染物進(jìn)入后，會造成池內(nèi)污染因子不斷增加，水質(zhì)污染物濃度較高，一旦發(fā)生溢流現(xiàn)象，則危害較大。三是沉淀池功能復(fù)雜，同時容納雨水和污染水，兼有儲蓄功能，從而造成后期污水處理方式達(dá)不到期待的作用。

4 施工期橋梁徑流防治措施

基于輔橋橋面徑流對水體水質(zhì)的危害性，針對施工期徑流的污染特點(diǎn)，可以從管理措施和工程措施兩方面進(jìn)行防治。

管理措施主要是指通過采取一些管理手段、經(jīng)濟(jì)手段、政策法令等措施來達(dá)到控制污染的目的。例如，機(jī)械設(shè)備和駛?cè)胲囕v在使用前就加強(qiáng)維護(hù)和清洗，并進(jìn)行全面檢查，對于有漏油等現(xiàn)象的設(shè)備和車輛在修理完畢后才準(zhǔn)許上輔橋，運(yùn)載物料必須進(jìn)行苫蓋，盡可能減少臨時堆放于輔橋上的材料的數(shù)量和時間等。

施工期輔橋的搭建是臨時的，隨著橋梁修建的完成，輔橋隨之拆除，因此為了工程的便利，往往輔橋相對簡易，以能滿足工程基本需要，但是可通過采取一定的工程污染防治措施以減輕對受納水體水質(zhì)的影響。

工程措施可從源頭、匯流途徑和末端治理三方面入手。由于橋面徑流的大小與降雨量和污染物含量有關(guān)，因此從源頭上控制這兩方面因素，可有效地減少橋面徑流量，降低后續(xù)處理的難度和溢流發(fā)生的概率。例如，設(shè)置完善暢通的橋面排水設(shè)施，及時排走橋面上的雨水，同時輔助有效的管理措施，降低徑流中污染物的濃度。此外，在形成橋面徑流后，可利用排水系統(tǒng)在雨水輸送過程中對污染物的截留、貯存和處理。在輔橋邊緣排水槽外側(cè)設(shè)置5～10cm的擋板，一方面阻擋橋面固體污染物隨意灑落掉落水體，另一方面可防止排水槽阻塞后，徑流發(fā)生溢流匯入水體。末端治理主要是指先將橋面徑流收集到管網(wǎng)末端，再進(jìn)行集中的物理化學(xué)和生物等處理，去除其中的污染物，出水達(dá)標(biāo)后排放入水體或進(jìn)行回用。

針對此，本文提出輔橋橋面徑流的一套處理措施，流程見圖1。

圖1 輔橋橋面徑流處理措施流程圖

輔橋橋面徑流收集系統(tǒng)主要是指在輔橋兩側(cè)安裝收集槽并擋板，考慮到輔橋的使用周期，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤炅堪惭bPVC等簡易管道，將橋面水引至橋梁兩側(cè)，避免水體隨意漫流進(jìn)入受納水體。引入兩側(cè)的徑流水首先進(jìn)入隔油池，進(jìn)行初步隔油處理，由于橋梁修建一般配備沉淀池進(jìn)行泥漿沉淀，因此在設(shè)計時就應(yīng)考慮其兼?zhèn)漭o橋橋面徑流收集的功能要求，結(jié)合當(dāng)?shù)亟涤炅亢蜆蛄菏┕すば?，以及工程可能回用水量的需求，合理設(shè)計沉淀池尺寸和設(shè)置，合理設(shè)計一個或多個串聯(lián)的沉淀池。將隔油池出水和沉淀池相連接，經(jīng)過物理方案處理的水質(zhì)基本去除了懸浮物和油脂，針對工程用水的要求，可再采用化學(xué)、生物等方式對水質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步處理，以滿足工程用水基本要求，上清液抽取回用，以便及時排空沉淀池。

通過一系列的輔橋橋面徑流收集、處理和回用措施后，可有效地避免橋面水隨意進(jìn)入受納水體，輔助有效的管理措施，從而減少了對受納水體水質(zhì)的污染。

5 結(jié)語

由于施工期輔橋橋面徑流尚未引起重視，其規(guī)律還未有實驗數(shù)據(jù)的支持，現(xiàn)有的防治措施也多為借鑒運(yùn)營期橋面徑流措施，因此存在一定的局限性，且施工期為一個短期行為，因此所采取的的一切防治措施均應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)效益，未來可對這部分內(nèi)容進(jìn)一步深入研究，得出橋面徑流規(guī)律，從而有針對性的提出防治措施方案。